Wilcox-torsiebalans: boven overheerst het oplosmiddel, onder de vanderwaalskrachten tussen de staarten.

De vanderwaalskrachten tussen apolaire koolwaterstofketens in oplossing zijn een factor 10 zwakker dan tot nu toe werd geschat. Misschien dat eiwitvouwing en andere vormen van moleculaire zelfassemblage zich dáárom soms zo slecht aan theoretische voorspellingen houden, suggereren Scott Cockroft en collega’s van de universiteit van Edinburgh in Nature Chemistry.

Ze zien zelfs aankomen dat je die vanderwaalskrachten rustig uit de computermodellen kunt schrappen omdat ze in de praktijk in het niet vallen bij de interacties met het oplosmiddel. Hetgeen als bijkomend voordeel zou hebben dat de berekeningen er een stuk simpeler door worden.

Die vanderwaalskrachten (juister: Londonkrachten) waren altijd heel moeilijk te meten, juist omdat ze erg zwak zijn en omdat dat oplosmiddel de neiging heeft de metingen te verstoren. Wat er aan waardes voorhanden is, is vaak gemeten in de gasfase.

In Edinburgh hebben ze nu een nieuwe poging gedaan met een variatie op de zogeheten Wilcox-torsiebalans, ooit uitgevonden door Craig Wilcox van de universiteit van Pittsburgh. Die ‘weegschaal’ is een molecuul met twee koolwaterstof-‘staarten’ en een verbindingsstuk waarvan de delen vrij kunnen ronddraaien ten opzichte van elkaar. Het idee is dat de staarten tegen elkaar aan zullen gaan zitten wanneer de vanderwaalskrachten overheersen, en juist niet wanneer de oplosmiddelinteracties sterker zijn. Aan het NMR-signaal kun je goed zien welke stand de voorkeur heeft.

Proeven met 31 verschillende organische oplosmiddelen hebben nu dus geleerd dat de vanderwaalskrachten tussen de staarten gemiddeld een ordegrootte zwakker zijn dan je op basis van metingen in de gasfase zou verwachten. De binding met het oplosmiddel overheerst inderdaad.

Onduidelijk blijft overigens of de modellen, die de vanderwaalskrachten te hoog inschatten, er in de praktijk echt heel ver naast zitten. Dat vanderwaalskrachtensowieso vrijwel in het niet vallen bij sterkere niet-covalente bindingen zoals waterstofbruggen, hadden die modellen immers wél vanaf het begin goed.

bron: RSC, Nature Chemistry

Onderwerpen